Задание №20 — Химические реакции

Решение.

1. Для начала определим степени окисления элементов, которые меняют их в ходе химической реакции. В данной реакции хлор в молекуле $\text{Cl}_2$ является простым веществом, поэтому его степень окисления равна $0$. В продуктах реакции хлор входит в состав хлорида бария $\text{BaCl}_2$, где его степень окисления $-1$, и в состав хлората бария $\text{Ba(ClO}_3\text{)}_2$, где его степень окисления $+5$. Остальные элементы (барий, водород и кислород) свои степени окисления не меняют.

Запишем схему с указанием степеней окисления для хлора:
$\text{Ba(OH)}_2 + \text{Cl}_2^0 \rightarrow \text{BaCl}_2^{-1} + \text{Ba(ClO}_3\text{)}_2^{+5} + \text{H}_2\text{O}$

2. Составим электронный баланс. Хлор одновременно и отдает электроны, и принимает их (такая реакция называется реакцией диспропорционирования):
1) $\text{Cl}_2^0 + 2\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{-1}$ (процесс восстановления) | коэффициент 5
2) $\text{Cl}_2^0 - 10\bar{e} \rightarrow 2\text{Cl}^{+5}$ (процесс окисления) | коэффициент 1

Чтобы число отданных и принятых электронов было равным (находим наименьшее общее кратное для 2 и 10, оно равно 10), первую полуреакцию умножаем на 5, а вторую на 1.

3. Переносим коэффициенты в уравнение реакции.
Перед $\text{Cl}^{-1}$ (в составе $\text{BaCl}_2$) должен стоять коэффициент $5$.
Перед $\text{Cl}^{+5}$ (в составе $\text{Ba(ClO}_3\text{)}_2$) коэффициент $1$ (не пишется).
Суммарно атомов хлора в правой части: $5 \times 2 + 1 \times 2 = 12$. Значит, перед $\text{Cl}_2$ в левой части ставим коэффициент $6$.
Теперь уравняем барий: в правой части $5 + 1 = 6$ атомов бария, значит, перед $\text{Ba(OH)}_2$ ставим $6$.
Напоследок уравняем водород: в левой части $6 \times 2 = 12$ атомов водорода, значит, перед $\text{H}_2\text{O}$ ставим $6$. Проверяем по кислороду: в левой части $6 \times 2 = 12$, в правой $1 \times 6 + 6 = 12$. Всё верно.

Итоговое уравнение:
$6\text{Ba(OH)}_2 + 6\text{Cl}_2 = 5\text{BaCl}_2 + \text{Ba(ClO}_3\text{)}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$

4. Укажем окислитель и восстановитель:
Хлор в степени окисления $0$ ($\text{Cl}_2$) является и окислителем, и восстановителем.

Ответ:
$6\text{Ba(OH)}_2 + 6\text{Cl}_2 = 5\text{BaCl}_2 + \text{Ba(ClO}_3\text{)}_2 + 6\text{H}_2\text{O}$
$\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}^0$) — окислитель;
$\text{Cl}_2$ (или $\text{Cl}^0$) — восстановитель.

Источник: ФИПИ